(57)【要約】  本発明は、トランスミッタ（２）の位置に関する１つの情報を決定するための装置（１）に関し、アンテナ装置（３）、信号処理装置（５）およびデータ処理装置（６）を含む。そして、アンテナ装置（３）は、複数の異なる指向特性（７）を含み、指向特性（７）はそれぞれ、アンテナ装置（３）の空間的に異なる受信感度の少なくとも１つのセットに関連する。アンテナ装置（３）は、異なる指向特性（７）を有するトランスミッタ（２）から信号を受信し、信号処理装置（５）は、受信した信号を処理し、場の強さのそれぞれの振幅値を構築する。データ処理装置（６）は、指向特性（７）および受信した関連する信号から構築された振幅値に基づいて、トランスミッタ（２）の位置に関する情報を構築する。さらに、本発明は対応する方法に関する。【選択図】図１
2019509480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのトランスミッタ（２）の位置に関する少なくとも１つの情報を決定するための装置（１）であって、
アンテナ装置（３）、信号処理装置（５）およびデータ処理装置（６）を備え、
前記アンテナ装置（３）は、複数の異なる指向特性（７）を含み、
前記指向特性（７）はそれぞれ、前記アンテナ装置（３）の空間的に異なる受信感度の少なくとも１つのセットに関連し、
前記アンテナ装置（３）は、異なる指向特性を有する前記トランスミッタ（２）から少なくとも１つのそれぞれの信号を受信するように構成され、
前記信号処理装置（５）は、前記アンテナ装置（３）から受信した前記信号を処理し、前記受信した信号の場の強さのそれぞれの振幅値を構築するように構成され、そして、
前記データ処理装置（６）は、前記指向特性（７）および受信した前記それぞれの関連する信号から構築された振幅値に基づいて、前記トランスミッタ（２）の前記位置に関する前記情報を構築するように構成される、装置。
【請求項２】
前記装置（１）は、制御装置（４）を含み、
前記制御装置（４）は、前記トランスミッタ（２）から発せられる信号を受信するために異なる指向特性を切り替えるように構成され、
前記データ処理装置（６）は、前記切り替えられた指向特性（７）および前記関連する構築された振幅値に基づいて、前記トランスミッタ（２）の前記位置に関する前記情報を構築するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記データ処理装置（６）は、ベクトル形式で構築された前記振幅値および前記指向特性（７）に関するデータから、前記トランスミッタ（２）の前記位置に関する前記情報として、前記トランスミッタ（２）の、前記アンテナ装置（３）との相対的な方向のステートメントを構築するように構成される、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記アンテナ装置（３）は、前記指向特性（７）がそれぞれ、前記アンテナ装置（３）に関連する照射領域内の、方位角および仰角（余角）のペアによって決定される特定のセクター内に、それぞれ位置する最大値を含むように構成される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記アンテナ装置（３）は、前記指向特性（７）がそれぞれ、前記最大値が位置するセクターとは異なるセクターに、それぞれ位置し、かつ、前記最大値のレベルまでの予め決定可能なレベル距離を含むように構成される副最大値を含むように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記アンテナ装置（３）は、前記指向特性（７）がそれぞれ、前記最大値と同じセクターに、それぞれ位置し、かつ、前記最大値のレベルまでの予め決定可能なレベル距離を含むように構成される副最大値を含むように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記信号処理装置（５）は、前記受信した信号の場の強さの振幅値として、「受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）」を生成するＲＦＩＤリーダーである、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記信号処理装置（５）は、前記トランスミッタ（２）を識別するように構成される、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記装置（１）は、信号源（１１）を含み、
前記信号源（１１）は、励起信号を生成するように構成され、そして、
前記制御装置（４）は、前記励起信号を放射するために、それぞれの指向特性（７）を切り替えるように構成される、請求項２ないし請求項８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記制御装置（４）は、前記励起信号を放射するために切り替えられた前記指向特性を、前記トランスミッタ（２）から発せられる前記信号を受信するための指向特性として切り替えるように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記アンテナ装置（３）は、複数のアンテナ素子（８）を含む、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記アンテナ装置（３）は、給電ネットワーク（９）を含み、
前記給電ネットワーク（９）は、前記アンテナ装置（３）の異なる指向特性（７）を生じさせる、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記給電ネットワーク（９）は、前記指向特性（７）に対応して分割される形で、前記アンテナ装置（３）から受信した信号を出力するように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記アンテナ装置（３）は、マルチビームアンテナとして実装される、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも１つのトランスミッタ（２）の位置に関する少なくとも１つの情報を決定するための方法であって、
前記トランスミッタ（２）から発せられる信号が、空間的に異なる受信感度にそれぞれ関連する異なる指向特性（７）によって受信され、
受信した前記信号の場の強さのそれぞれの振幅値が構築され、そして、
前記トランスミッタ（２）の前記位置に関する前記情報は、前記指向特性（７）および前記受信したそれぞれの関連する信号から構築された前記振幅値から、構築される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスミッタの位置に関する少なくとも１つの情報を決定するための装置に関する。加えて、本発明は、少なくとも１つのトランスミッタの位置に関する少なくとも１つの情報を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロジスティックスおよび生産技術の分野において、対象物の識別を許容している高周波トランスポンダ（「無線自動識別」（「ｒａｄｉｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ」：ＲＦＩＤ）トランスポンダまたはＲＦＩＤタグ）が、使用される。これらのトランスポンダは、典型的に受動的で、励起信号の形式で高周波電磁界によって励起される。トランスポンダは、この信号を使用して、励起に応答して変調信号をＲＦＩＤリーダーに返す。応答信号は、リーダーによって評価されうるトランスポンダの情報を含む。これは、対象物がトランスポンダを介して明確に識別され、割り当てられうることを意味する。
【０００３】
対象物の識別とは別に、対象物の位置を特定することも、望ましい。このために、まず、トランスポンダが応答を返すリーダーの位置に対するどの方向に関する情報を提供する方向情報が構築されなければならない。さらなるリーダー、すなわち第１のリーダーと空間的に分離されたリーダーを使用することにより、両方の方向情報を使用して、平面内に対象物の位置を構築することができる。空間的な位置を特定することは、第３のリーダーを必要とする。
【０００４】
対象物のこの高周波識別およびそれらの位置を特定することの助けにより、異なる良好な流れ作業を管理および最適化することができる。ゲートを通過するパレット上の対象物の自動検出の場合、位置を特定することは、方向の自動検出を可能にする。例えば、出入口を区別することができる。
【０００５】
別の用途は、倉庫内にＲＦＩＤトランスポンダを備えた収納物を見つけることである。
【０００６】
ゲートを通過するときまたは移動するユニットに使用される現代のシステムは、通常、アンテナがそれぞれ接続されることを可能にする１から４、さらに多数の端子を有するリーダーからなる。これらのアンテナを用いて、高周波励起信号を送出し、トランスポンダの応答信号を受信することができる。
【０００７】
１つの端子のみを有するリーダーでは、通常、単一の放射器からなるアンテナが接続される。これは単にトランスポンダを検出することができるが、トランスポンダの方向の位置を構築することはできない。複数のアンテナがリーダーに接続されている場合、通常、リーダー内でアンテナ間の順次の切り替えが行われる。アンテナの局所分布により、トランスポンダの位置を推定することができる。しかしながら、指向性情報は非常に不正確または曖昧であり、アンテナの分布はまた、高い空間要件を必要とし、したがって高い設置負担を伴う。
【０００８】
方向推定は、ＭＵＳＩＣ（「ｍｕｌｔｉｐｌｅ  ｓｉｇｎａｌ  ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ：多重信号特性化」）またはＥＳＰＲＩＴ（「ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｓｉｇｎａｌ  ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  ｖｉａ  ｒｏｔａｔｉｏｎ  ｉｎｖａｒｉａｎｃｅ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ：回転不変性技術による信号パラメータの推定」）のような既知のアルゴリズムで構築することができる。しかしながら、このためには、受信した信号のマグニチュードおよび位相を構築する必要がある。典型的なＲＦＩＤリーダーは、識別された各トランスポンダに対して、受信した場の強さ（「受信信号強度表示」（「ｒｅｃｅｉｖｅｄ  ｓｉｇｎａｌ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ」：ＲＳＳＩ））の振幅の大きさのみを提供するので、そのオプションを提供しない。これは、既知のアルゴリズムを適用することができないように、マグニチュードのみが利用可能であるが、ベースは利用できないことを意味する。
【０００９】
［１］は、無線ネットワークにおける方向探知のためのＲＳＳＩベースの方法を提示する。ビーム幅が減少する放射ダイアグラムを連続的に切り替えることにより、発見されるべきトランスミッタを１つのセクターに割り当てることができる。しかしながら、ここでは、入射方向の分解能精度は、最も狭いビーム幅によってのみ与えられ、その結果、大きなアンテナアパーチャおよび高価なビーム形成ネットワークをそれぞれ結果として得る。
【００１０】
分解能の精度に関しては、［２］で提示された手法もビーム幅に依存する。ここで、固定された主ビームは、最も強いＲＳＳＩ値を有する方向が見つかるまで機械的に旋回される。
【００１１】
さらにＲＳＳＩベースの方法が［３］に示される。ここで、空間のＲＳＳＩ値と方向との間の割当ては、アンテナの空間的配置によって得られる。ここで、分解能は個々の放射器のビーム幅に依存する。
【００１２】
方向推定アルゴリズムＭＵＳＩＣと組み合わせたＲＳＳＩベースの手法が［４］に示されている。適切なステアリング・ベクトルを探索することにより、信号共分散行列は任意の位相情報を測定することなく推定される。このアプローチの精度は、個々のアンテナの指向性に強く関連する。
【００１３】
米国特許第８，４３３，３３７号Ｂ２は、２つのアンテナからの信号が、９０°ハイブリッドカプラおよび追加の切り替え可能な移相器を介して４つの異なる方法で互いに結合される手法を示している。これにより、２つのアンテナ間の位相関係をＲＳＳＩ値から推測できるように、位相情報は振幅情報に変換される。２つ以上のアンテナがある場合でも、同じペアは常にペアになり、異なるペアは互いにアクティブになる。基本的には、異なる指向特性間で切り替えが行われる。しかしながら、これらは同時に２つの素子が同時に「アクティブ」であるため、指向性が低い。ノイズを考慮することによって、方向の検出が不可能になる可能性がある曖昧さが発生する可能性がある。ここで、精度は個々の素子の指向性の精度にも依存する。
【００１４】
［５］では、４本のアンテナの信号が合成されている。アンテナは、いわゆるバトラーマトリクスを介してＲＦＩＤリーダーに接続される。リーダー内では、切り替えが、バトラーマトリクスの入力ポート間で行われる。平面内の入射角は、バトラーマトリクスのＲＳＳＩ値および特性値から導き出すことができる。したがって、指向特性の空間的対称性のために、方向の明白な空間的な決定、すなわち２つの平面における決定は不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の根底にある目的は、従来技術の欠点を回避しつつ、トランスミッタの位置を構築するための装置および方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的は、少なくとも１つのトランスミッタの位置に関する少なくとも１つの情報を決定するための装置によって達成される。この装置は、アンテナ装置と、信号処理装置と、データ処理装置とを備える。アンテナ装置は、アンテナ装置の空間的に異なる受信感度の少なくとも１つのセットにそれぞれ関連する、複数の異なる指向特性を含む。したがって、アンテナ装置は、空間的に均一な方法ではなく、方向特性に応じて、好ましくは異なる空間領域から信号を受信する。アンテナ装置は、異なる指向特性を有するトランスミッタから少なくとも１つのそれぞれの信号を受信するように構成される。各指向特性は特殊な感度分布に接続されているので、トランスミッタの信号も異なる受信信号として受信される。一実施形態では、異なる指向特性を有する受信は、時間的にオフセットされた態様で行われ、別の実施形態では、同時に行われる。したがって、一実施形態では、トランスミッタが基本的に同じ信号強度で信号をそれぞれ送出すると仮定する。信号処理装置は、アンテナ装置から受信した信号を処理し、受信した信号の場の強さのそれぞれの振幅値を決定するように構成されている。最後に、データ処理装置は、指向特性および受信したそれぞれの関連する信号から構築された振幅値に基づいて、トランスミッタの位置に関する情報を構築するように構成される。
【００１７】
これは、信号が異なる指向特性を有する装置内に受信されることを意味する。受信した信号に対して、対応する信号に関連する振幅値がそれぞれ決定され、結果としてそれぞれの指向特性にも関連付けられる。一実施形態では、指向特性はビームの方向に接続され、信号もまた主にこの方向から受信される。指向特性のデータと各振幅値からトランスミッタの位置に関する情報が構築される。
【００１８】
一実施形態では、装置は制御装置をさらに含む。制御装置は、トランスミッタから発せられる信号を受信するために異なる指向特性を切り替えるように構成される。その結果、データ処理装置は、切り替えられた指向特性および構築された関連する振幅値に基づいて、トランスミッタの位置に関する情報を構築するように構成される。一実施形態において指向特性を切り替えることは、切り替えられた指向特性の信号のみが信号処理装置に到達することを意味する。代替的または追加的な実施形態では、アンテナ装置は、切り替えられた指向特性のみで信号を受信できるように干渉される。
【００１９】
一実施形態では、制御装置は、また、励起信号が送出されることを用いて、指向特性を切り替える役目を果たす。これは、例えば、ＲＦＩＤトランスポンダのような受動的なトランスミッタ（パッシブトランスミッタ）において必要とされる。一実施形態では、指向特性は、また、空間的に異なる放射分布を伴う。
【００２０】
一実施形態は、ベクトル形式で構築された振幅値および指向特性に関するデータから、トランスミッタの位置に関する情報として、トランスミッタの、アンテナ装置との相対的な方向のステートメントを構築するように構成するデータ処理装置を提供する。この実施形態では、トランスミッタがアンテナ装置に対してどの方向に配置されているかが、少なくとも構築されている。振幅値およびそれぞれの指向特性のデータから受信ベクトルを構築する。
【００２１】
一実施態様は、指向特性がそれぞれ、アンテナ装置に関連する照射領域内の、方位角と仰角（余角）のペアによって決定される特定のセクター内に、それぞれ位置する最大値を含むように構成されるアンテナ装置を含む。この実施形態では、指向特性の最大値、−特に感度に関して−、アンテナ装置の周りのセクターまたは領域に関連する。これは、各指向特性が、それぞれの関連するセクターから最も強い信号を受信することを意味する。一実施形態では、これは、アンテナ装置を使用して信号を送信するためにも適用される。ここで、セクターは２つの角度で定義される。
【００２２】
一実施形態では、指向特性がそれぞれ、最大値が位置するセクターとは異なるセクターに、それぞれ位置し、かつ、最大値のレベルまでの予め決定可能なレベルの距離を含むように構成される副最大値を含むように構成されるアンテナ装置を提供する。この実施形態では、受信感度に関して、異なるセクター内に位置するより小さい副最大値が提供される。したがって、副最大値は、それぞれ、最大値のレベルまでの所定のレベル距離を示す。ここで、レベルは、実施形態に応じて、受信特性に対して、またはアンテナ装置の伝送特性に対して定義される任意の大きさである。
【００２３】
一実施形態は、指向特性のそれぞれが、最大値と同じセクター内に、それぞれ位置し、かつ、最大値のレベルまでの予め決定可能なレベル距離を含む副最大値を含むように構成されるアンテナ装置を含む。この実施形態では、副最大値は、それぞれの最大値と同じセクターに配置される。したがって、隣接するセクターからの受信の危険性はさらに低減され、トランスミッタの位置に関する情報を構築する明瞭さが増す。
【００２４】
一実施形態は、信号処理装置が、受信した信号の場の強さの振幅値として「受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）」値を生成するＲＦＩＤリーダーを提供する。この実施形態では、トランスミッタは、ＲＦＩＤトランスポンダであり、その結果、信号処理装置は、ＲＦＩＤリーダーである。
【００２５】
別の実施形態では、励起信号が装置によって送出され、トランスミッタによって反射される。
【００２６】
一実装形態は、トランスミッタを識別するように構成された信号処理装置を備える。これは、例えば、応答信号で転送された識別データを使用して、ＲＦＩＤトランスポンダにおいて行われる。
【００２７】
一実施形態は、装置が信号源を含むことを提供する。そして、信号源は励起信号を生成するように構成される。さらに、制御装置は、励振信号を放射するために、それぞれの指向特性を切り替えるように構成されている。別の実施形態では、励起信号は、制御装置を備えていない無指向性の方法で放射される。一実施形態における励起信号は、信号を送出することができるように、トランスミッタに必要なエネルギーを提供する。代替的に、励起信号は、トランスミッタによって反射され、トランスミッタは、単に受動的な性質を有する。例えば、レーダーのような別の場合には、信号は（受動的に）反射されるだけである。
【００２８】
一実施態様は、励起信号を放射するために切替られた指向特性を、トランスミッタから発せられる信号を受信するための指向特性として切り替えるように構成された制御装置を含む。この実施形態では、励起信号は指向特性で送信され、受信信号は同じ指向特性で受信される。したがって、１つの空間領域には励起信号が特別に与えられ、信号は本質的にこの空間領域からのみ受信される。
【００２９】
さらなる変形例では、トランスミッタは、それ自体の信号を送信するアクティブなトランスミッタである。これらの信号は、アンテナ装置によって受信され、その後、方向情報を構築するために使用される。これは、１つの変形例では、装置が受信タイプのみであることを意味する。
【００３０】
一実施形態は、アンテナ装置が複数のアンテナ素子を備えることを提供する。一実施形態では、各アンテナ素子は指向特性に接続される。したがって、一実施形態のアンテナ素子は、パッチアンテナの一部であり、あるいは、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、モノポール型アンテナ、チップ・アンテナまたはループ・アンテナである。
【００３１】
一実装形態は、アンテナ装置の異なる指向特性を生じさせる給電ネットワークを含むアンテナ装置を含む。給電ネットワークは、例えば、バトラーマトリクスとして実現されてもよい。
【００３２】
一実施態様は、給電ネットワークが、指向特性に対応してアンテナ装置から受信した信号を別々に出力するように構成されることを提供する。一実施形態では、アンテナ装置が、異なる指向特性を有するそれぞれの信号を同時に受信し、給電ネットワークが、指向特性に関連して受信したすべての信号を出力するように提供される。これはスペクトル分解の一種である。
【００３３】
一実施形態は、マルチビームアンテナとして実装されるアンテナ装置を提供する。マルチビームアンテナは、ビームによって特徴付けられる複数の指向特性を備える。一実施形態におけるビームは、異なる方向に向けられる。
【００３４】
さらに、本発明の目的は、少なくとも１つのトランスミッタの位置に関する少なくとも１つの情報を決定する方法によって達成される。そして、異なる指向特性を有するトランスミッタから発せられる信号が受信される。指向特性のそれぞれは、空間的に異なる受信感度に関連し、その結果、異なる指向特性を有するトランスミッタの信号は、異なる強度でそれぞれ受信される。振幅値のそれぞれは、受信した信号の場の強さから構築される。最後に、信号の位置に関する情報は、指向特性から、−または異なる感度分布を記述するデータ、および受信したそれぞれの信号から構築される振幅値から構築される。
【００３５】
この装置に関する上述の説明および実施形態は、対応して、本発明の方法にも適用される。逆に、方法のステップは、その方法に関する議論が装置にも適用されるように、装置の実施によって実現されうる。
【００３６】
本発明は、言い換えれば、そして特定の実施形態に関連して、再び説明されるべきである。
【００３７】
一実施態様では、ＲＳＳＩ値を使用して、ＲＦＩＤトランスポンダの方向の少なくとも推定を可能にするために、複素受信ベクトルを構築する方法が提供される。一実施形態では、この方法は、切り替え可能な指向特性を有するアンテナと、識別されたトランスポンダに由来する信号に対してそれぞれのＲＳＳＩ値を提供するＲＦＩＤリーダーとの組み合わせに基づく。
【００３８】
特に、本発明の装置および本発明の方法をさらに実施および開発するための複数の方法がある。ここでは、図面と関連して、一方では請求項、他方では実施形態の以下の説明が参照される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、トランスミッタと組み合わせた本発明の装置の概略図を示す。
【図２】図２は、照射領域の図とその１６のセクターへの分解を示す。
【図３】図３は、照射領域のセクターに対する指向特性の関連性を示す図である。
【図４】図４は、装置の別の実装の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、この場合、トランスミッタ２の位置を構築するために使用される本発明の装置１のアプリケーションを示す。
【００４１】
この目的のために、装置１は、複数のアンテナ素子８を含むアンテナ装置３、制御装置４、信号処理装置５、およびデータ処理装置６を備える。この場合のアンテナ装置３は、マルチビームアンテナである。
【００４２】
2019509480.tif 000003
【００４３】
あるいは、ここには図示されていない複数の信号処理装置５があり、それぞれが指向特性で受信した信号を評価する。このような実装により、複数の指向特性に接続された信号の並列評価が可能になる。この実施形態のために、特に、給電ネットワーク９が、例えば、バトラーマトリクスとして実装されることが提供される。一般的に言えば：給電ネットワーク９は、アンテナ装置３が信号を受信した各指向特性についてそれぞれ別々の信号を利用可能にする。この実施形態では、給電ネットワーク９は、ｍ個の信号入力２０に関連する指向特性７を介して受信した信号を出力する。ここで、ｎ個のアンテナ素子８は、給電ネットワーク９のｎ個のアンテナ入力２１に接続されている。
【００４４】
しかしながら、図示された実施形態では、それぞれの望まれた指向特性７の信号入力２０と信号処理装置５との間に接続を設けることによって、それぞれの指向特性７が切り替えられる単一の信号処理装置５で十分である。ここで、信号入力２０は、受信した信号を出力する役目を果たす。信号入力２０としての特性は、励起信号の入力として機能するために生じる。
【００４５】
信号処理装置５は、受信した信号から信号の場の強さのそれぞれの振幅値を構築する。これは、信号強度の大きさが生成されることを意味する。同時に、測定ごとに、または切り替えられた指向特性ごとに単一の値のみが結果として得られる。
【００４６】
一実施形態では、信号処理装置５は、特に、受信したそれぞれの信号から、トランスミッタから発せられる信号にトランスミッタが与えた情報を抽出するように構成されている。この情報は、例えば、トランスミッタ２が送信する値を測定するものであってもよく、たとえば、少なくともトランスミッタ２を識別する記号であってもよい。
【００４７】
具体的には、信号処理装置５は、受信した信号を振幅値のみに変換し、その結果、マグニチュードおよび位相を含む複素信号が、測定値に変換される。信号とともに送信される情報は、物理的特性とは別に考慮されるべきである。
【００４８】
この場合はアンテナ装置３の一部である制御ロジック１０を使用して、複数の指向特性７が切り替えられ、それぞれの振幅値が構築される。続いて、トランスミッタ２の位置は、構築された振幅値および指向特性７の感度分布の情報に基づいて構築される。データ処理装置６は、このために機能し、指向特性に関するデータを記憶するような、データ記憶装置を含むこともできる。
【００４９】
指向特性７はそれぞれ、ビーム形状のために主方向を含む。したがって、異なる方向および領域からの信号は、異なる指向特性７によって受信され、結果として、指向特性の受信感度の振幅値および関連する分布、−すなわち、指向特性に関連するデータおよび受信感度に関連するこれらの記載、を使用して、トランスミッタ２の位置を決定することができる。
【００５０】
例として、指向特性７のみで信号を受信することができる領域内にトランスミッタ２が位置することを考える。従って、信号はこの指向特性のみで受信することができ、非等価な振幅値は、この指向特性でのみ結果として生じる。したがって、トランスミッタがアンテナ装置３に対して位置する方向は、振幅値から導き出すことができる。
【００５１】
加えて、トランスミッタ２から予想される場の強さの大きさが既知の場合、一実施形態において、構築した振幅値は、例えば、増加する距離に伴って、受信感度が低下するので、アンテナ素子までの距離に関する結論を引き出すことも可能にする。
【００５２】
さらに、ここでは、装置１は、異なる指向特性を使用して、トランスミッタ２に向かって励起信号を送信するための信号源を備える。ここで、トランスミッタ２は、例えば、応答信号で励起信号に反応するＲＦＩＤタグのような単に受動的な性質のものでありうる。トランスミッタは、例えば、トランスミッタ２から発せられる信号が反射信号であるレーダー装置でありうる。ここでは図示しない一実施形態では、信号源１１は、例えばＲＦＩＤリーダーでありうる信号処理装置５の構成要素である。
【００５３】
トランスミッタ２としてＲＦＩＤタグを有するアプリケーションの場合、信号処理装置５は、特に従来のＲＦＩＤリーダーである。このようなＲＦＩＤ読取装置５は、例えば、識別データと同様に、ＲＦＩＤタグが転送するデータを抽出することにより、いわゆる「受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）」を生成することにより、ＲＦＩＤタグの信号を評価するものである（ＲＳＳＩ）値は、他方で受信された信号の場の強さの指標である。
【００５４】
本発明の技術的基盤については、以下で再度検討する。
【００５５】
トランスミッタ２を配置することができ、アンテナ装置３の指向特性によってカバーされる全体の空間領域が仮定される。
【００５６】
全体の空間領域または照射領域Ωは、以下に示すように定義される。
2019509480.tif 000004
【００５７】
2019509480.tif 000005
【００５８】
2019509480.tif 000006
【００５９】
セクターΩi,jは、以下の定義によって与えられる：
2019509480.tif 000007
ここで、ｉ＝１，…μおよびｊ＝１，…ν        （３）
である。
【００６０】
ここで、以下が、適用される：
2019509480.tif 000008
【００６１】
セクターの数は、μ＊νとして式（３）から結果として得られる。
【００６２】
図２は、照射領域Ω（定義（１）に従う）を１６個のセクターΩij（（２）の定義に従う）μ＝ν＝4で分割する例を示している。
【００６３】
以下の指向特性は、セクターΩijに関連する
2019509480.tif 000009
【００６４】
指向特性は、区間φ1,i≦φ≦φu,iとθ1,j≦θ≦θu,jにおけるそのマグニチュードの最大値を含む。
【００６５】
式（５）における（ｉ，ｊ）とｋとの間の関連は、ｍａｘ｛ｋ｝＝μ＊νである限り、必要に応じて選択することができる。別の関連付けは、ｋ＝μ＊（ｉ−１）＋ｊである。
【００６６】
指向特性は、対応する給電ネットワーク９によって設定される。ここで、給電ネットワーク９の各信号入力（代替用語：入力ポート）２０は、マルチビームアンテナについて図１に概説されているように、特定の指向特性７に対応する。
【００６７】
2019509480.tif 000010
【００６８】
2019509480.tif 000011
【００６９】
ここで、例えばアンテナ装置３としてのマルチビームアンテナは、給電ネットワーク９のｎ個のアンテナ入力２１に接続され、ｍ個の信号入力２０が励振され又は切り替えられるｎ個のアンテナ素子を有する。
【００７０】
アンテナ装置またはそのアンテナ素子８を介して信号を送出することは、図３（矢印を上向きにして、左側の両方のベクトルを参照してください）と関連して説明する。
【００７１】
次のように仮定する：
2019509480.tif 000012
【００７２】
複数の信号入力２０（別の用語はポートである）が同時に供給される場合、ポート２０に関連する指向特性の重み付き重ね合わせが行われる。指向特性は、励振信号を放射するために互いに組み合わされる。
【００７３】
2019509480.tif 000013
【００７４】
2019509480.tif 000014
【００７５】
2019509480.tif 000015
【００７６】
ここで説明されている実施形態のネットワー９は受動的なものであるので、以下が適用される：
2019509480.tif 000016
【００７７】
2019509480.tif 000017
【００７８】
2019509480.tif 000018
【００７９】
2019509480.tif 000019
【００８０】
2019509480.tif 000020
【００８１】
2019509480.tif 000021
【００８２】
一実施形態において、識別する方法は次のとおりである：
2019509480.tif 000022
【００８３】
したがって、トランスポンダ（一般にトランスミッタ）は、現在選択されている（または切り替えられた）指向特性に関連付けることができる。
【００８４】
2019509480.tif 000023
【００８５】
図４は、装置１の別の実施形態を示している。ここでは、アンテナ装置３は、マルチビームアンテナとしても実装され、制御ロジック１０とデータ処理装置６（あるいは、演算装置とも呼ばれる）とを備える。
【００８６】
以下では、受信した信号を評価するか、またはトランスミッタ２の位置に関する情報を構築することを考慮する。
【００８７】
トランスポンダ（または一般的にトランスミッタがアクティブ式のトランスミッタであるかパッシブ式のトランスミッタであるかにかかわらず）の方向を決定できるようにするためには、応答信号（または一般に受信した信号）が複雑な形式で存在する方が容易であり、すなわち、マグニチュードおよび位相を含む。しかしながら、従来のＲＦＩＤリーダー（またはＲＦＩＤレシーバ）は、ＲＳＳＩ値の形式で利用可能な振幅のみを生成する。本発明の装置を使用し、式（２）および（４）に従って照射領域Ωを個々のセクターΩijに分割する場合、後述するように、アンテナ素子８での複素信号を推定することができる。
【００８８】
2019509480.tif 000024
【００８９】
2019509480.tif 000025
【００９０】
2019509480.tif 000026
【００９１】
2019509480.tif 000027
【００９２】
2019509480.tif 000028
【００９３】
これは、以下を意味する：
2019509480.tif 000029
【００９４】
2019509480.tif 000030
【００９５】
2019509480.tif 000031
【００９６】
関数（１１）および（１２）を明白にするために、一実施形態において、指向特性が明瞭な最大値を含むマルチビームアンテナを使用するために提供され、全セクターにわたって、照射領域内の別の最大値の形式において、非対称である。典型的な又は従来のＲＦＩＤリーダーと対応するマルチビームアンテナとの組み合わせは、リーダー内で干渉することなく、複素値受信信号に関する結論を引き出すことを可能にする。
【００９７】
2019509480.tif 000032
【００９８】
以下、本発明を説明する：
【００９９】
一実施形態では、本発明は、トランスミッタの位置に関する情報を構築することを可能にし、その情報は、少なくともトランスミッタの方向に関するステートメントである。これは、マルチビームアンテナと組み合わせて、ＲＳＳＩ値に基づいて（または、一般に、受信した信号の振幅値のみで）行われる。
【０１００】
その他、以下の利点が得られる：
【０１０１】
マルチビームアンテナの一実装形態に収容された演算装置またはデータ処理装置を使用する場合、一実施形態において、マルチビームアンテナとＲＦＩＤリーダーとの間の単一のＲＦ経路が方向を推定するのに十分である。
【０１０２】
これは、一実施形態において、単一のポートを含む単一のＲＦＩＤリーダーのみが使用されることを意味する。このようなリーダーは、一般に、複数のポートを有するＲＦＩＤリーダーよりも安価である。さらに、一実施態様では、方向の切り替えおよび推定がマルチビームアンテナ自体によって機能的にカバーされるので、切り替えおよび演算のための追加のインフラストラクチャコンポーネントは必要ではない。
【０１０３】
アンテナ素子や指向特性の数、照射領域の区画は任意に選択することができる。その素子およびセクターの数が増加するにつれて、方向を推定する精度を高めることができる。これは、それがアプリケーションのそれぞれの場合に適合させることができることを意味する。
【０１０４】
任意の従来の（商業的な）標準ＲＦＩＤリーダーを信号処理装置として使用することができる。これらは、識別された各トランスポンダのＲＳＳＩ値を提供する。
【０１０５】
本発明によれば、異なる切り替え可能または選択可能な指向特性（一実施形態において、マルチビームアンテナ）および照射領域の対応する区画を有するアンテナ装置を使用して、複素信号を測定することを省略することができる。信号処理の一部は、ＲＳＳＩ値（または一般に振幅値）が位置を決定するために、または少なくとも方向を推定するのに十分であるように、アンテナ装置およびその指向特性によって実行される。
【０１０６】
全体として、以下の利点が得られる。
・  結果の精度は、個々のアンテナ素子の指向性効果にもはや影響を及ぼさないか、または限られた程度でしかない。これは、信号が個々の指向特性で受信されたという事実に基づいており、そして、したがって、個々のアンテナ素子は、トランスミッタの位置のためのベクトルを形成するために完全に処理される。
・  指向性アンテナの機械的追跡の解決策と比較して、本発明は、機械的な負担または摩耗なしで、応答時間がより短い、よりコンパクトな実現を可能にする。これは、特に、アンテナ装置がパッチアンテナである実装に適用される。
・  複数の受信ノードが空間内に分散されているソリューションと比較すると、単一の受信ノードで十分である。したがって、例えば、ＲＦＩＤリーダーのような信号処理装置で十分である。精度は、ノードの数だけではなく、アレイ内のアンテナ素子の数およびセクターの数によって決定される。
【０１０７】
本発明の適用技術分野は、一括読取り（短時間で多数のトランスポンダを検出する）、自動化された棚卸または（医療のような）人の身元確認を含む、たとえば、物流、生産、ゲート通過などである。
【０１０８】
いくつかの態様が装置という脈絡の中で記載されていた場合であっても、該態様も、対応する方法の説明を表現するものとして理解される。その結果、ブロックまたは装置の要素は、それぞれの方法のステップに対応するか、または方法ステップの特徴として理解されうる。類推によって、態様は、それとともに記載されていたか、または、方法ステップもブロックに対応し、または装置に対応する詳細あるいは特性の説明を表す。方法ステップのいくつかまたは全ては、ハードウェア装置（または、ハードウェア装置を使用するとともに）、例えば、マイクロプロセッサ、プログラム可能なコンピュータ、または電子回路によって実行されうる。いくつかの実施の形態において、最も重要な方法ステップのいくつかまたはいくらかは、この種の装置によって実行されうる。
【０１０９】
特定の実現要求に応じて、本発明の実施形態は、ハードウェアにおいて、または、ソフトウェアにおいて、または、部分的にハードウェアにおいて、または、部分的にソフトウェアにおいて、実行されうる。その実現態様は、それぞれの方法が実行されるように、プログラミング可能なコンピュータシステムと協働しうるか、または、協働する、そこに格納された電子的に読み込み可能な制御信号を有するデジタル記憶媒体、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、ＣＤ、ＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、またはＦＬＡＳＨメモリ、電子的に読み取り可能な制御信号が記憶されたハードドライブまたは他の磁気または光学メモリを使用して実行されうる。従って、デジタル記憶媒体は、コンピュータ読み込み可能でもよい。
【０１１０】
本発明による若干の実施の形態は、本願明細書において記載される方法のうちの一つが実行されるように、プログラミング可能なコンピュータシステムと協働することができる電子的に読み込み可能な制御信号を有するデータキャリアを含む。
【０１１１】
通常、本発明の実施の形態は、プログラムコードを有するコンピュータ・プログラム製品として実施され、コンピュータ・プログラム製品がコンピュータ上で実行する場合、プログラムコードは、いくつかの方法を実行するために作動される。
【０１１２】
プログラムコードは、例えば、機械可読キャリアに格納される。
【０１１３】
他の実施形態は、本願明細書において記載される方法のうちの一つを実行するためのコンピュータ・プログラムを含み、コンピュータ・プログラムが、機械可読キャリアに格納される。換言すれば、従って、コンピュータ・プログラムがコンピュータ上で実行する場合、本発明の方法の実施の形態は、本願明細書において記載される方法のうちの一つを実行するためのプログラムコードを有するコンピュータ・プログラムである。
【０１１４】
従って、本発明の方法のさらなる実施の形態は、本願明細書において記載される方法のうちの一つを実行するためのコンピュータ・プログラムを含むデータキャリア（または、デジタル記憶媒体、またはコンピュータ可読媒体）である。データキャリア、デジタル記憶媒体または記録された媒体は、典型的には、有体物および／または無体物である。
【０１１５】
従って、本発明の方法のさらなる実施形態は、本願明細書において記載される方法のうちの一つを実行するためのコンピュータ・プログラムを表しているデータストリームまたは一連の信号である。例えば、データストリームまたは一連の信号は、データ通信接続、例えば、インターネットを介して転送されるように構成されうる。
【０１１６】
さらなる実施の形態は、本願明細書において記載される方法のうちの一つを実行するために構成され、または適応される処理手段、例えば、コンピュータ、またはプログラミング可能な論理回路を含む。
【０１１７】
さらなる実施の形態は、その上にインストールされ、本願明細書において記載される方法のうちの一つを実行するためのコンピュータ・プログラムを有するコンピュータを含む。
【０１１８】
発明に従う別の実施の形態は、ここに記載された方法のうちの一つを実行するためのコンピュータ・プログラムを、受信器に転送するように構成された装置またはシステムを含む。転送は、電子的にまたは光学的に実行される。受信器は、例えば、コンピュータまたは携帯機器または記憶デバイスなどである。装置またはシステムは、例えば、コンピュータ・プログラムを受信器に転送するためのファイルサーバーを含む。
【０１１９】
いくつかの実施の形態において、プログラミング可能な論理回路（例えば、現場でプログラム可能なゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ））が、本願明細書において記載されるいくつかまたは全ての機能を実行するために使用されうる。いくつかの実施の形態において、現場でプログラム可能なゲートアレイは、本願明細書において記載される方法のいくつかを実行するために、マイクロプロセッサと協働しうる。一般に、いくつかの実施の形態において、方法は、いくつかのハードウェア装置によって、好ましくは実行される。これは、コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）などの普遍的な適用可能なハードウェア、またはＡＳＩＣなどの方法に特有のハードウェア、またはＡＲＭアーキテクチャのようなマイクロプロセッサであってもよい。
【０１２０】
上述した実施の形態は、本発明の原則の例を表すだけである。本願明細書において記載される装置および詳細の修正および変更は、他の当業者にとって明らかであるものと理解される。こういうわけで、記述の手段および実施の形態の議論によって、本願明細書において表された明細書の詳細な記載によりはむしろ、以下の請求項の範囲によってのみ制限されるように意図する。
【０１２１】
参考文献
[1]    Kalis et al., "Direction Finding in IEEE802.11 Wireless Networks", IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 51, no. 5, pp. 940 - 948, 2002.
[2]    B. N. Hood et al., "Estimating DoA From Radio-Frequency RSSI Measurements Using an Actuated Reflector, IEEE Sensors Journal, vol. 11, no. 2, pp. 413 - 417, 2011.
[3]    G. Giorgetti et al., "Single-Anchor Indoor Localization Using a Switched-Beam Antenna", IEEE Communications Letters, vol. 13, no. 1, pp. 1 - 3, 2009.
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[5]    D. L. Nguyen, "Switched Beam Array Antenna for 2.45 GHz RFID Localisation", Dissertation, The University of Hull, 2011.
[6]    C. Volmer et al., "An Eigen-Analysis of Compact Antenna Arrays and Its Applica-tion to Port Decoupling", IEEE transactions on antennas and propagation, vol. 56, no. 2, pp. 360 - 370, 2008.
[7]    Shelton, J. and Kelleher, K. S., "Multiple beams from linear arrays", IRE transac-tions on antennas and propagation, vol. 9, no. 2, pp. 154 - 161, 1961.
【図１】
2019509480.tif 000033
【図２】
2019509480.tif 000034
【図３】
2019509480.tif 000035
【図４】
2019509480.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月10日(2018.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのトランスミッタ（２）の位置に関する少なくとも１つの情報を決定するための装置（１）であって、
アンテナ装置（３）、信号処理装置（５）およびデータ処理装置（６）を備え、
前記アンテナ装置（３）は、複数の異なる指向特性（７）を含み、
前記指向特性（７）はそれぞれ、前記アンテナ装置（３）の空間的に異なる受信感度の少なくとも１つのセットに関連し、
前記アンテナ装置（３）は、異なる指向特性を有する前記トランスミッタ（２）から少なくとも１つのそれぞれの信号を受信するように構成され、
前記信号処理装置（５）は、前記アンテナ装置（３）から受信した前記信号を処理し、前記受信した信号の場の強さのそれぞれの振幅値を構築するように構成され、そして、
前記データ処理装置（６）は、前記指向特性（７）および受信した前記それぞれの関連する信号から構築された振幅値に基づいて、前記トランスミッタ（２）の前記位置に関する前記情報を構築するように構成される、装置。
【請求項２】
前記装置（１）は、制御装置（４）を含み、
前記制御装置（４）は、前記トランスミッタ（２）から発せられる信号を受信するために異なる指向特性を切り替えるように構成され、
前記データ処理装置（６）は、前記切り替えられた指向特性（７）および前記関連する構築された振幅値に基づいて、前記トランスミッタ（２）の前記位置に関する前記情報を構築するように構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記データ処理装置（６）は、ベクトル形式で構築された前記振幅値および前記指向特性（７）に関するデータから、前記トランスミッタ（２）の前記位置に関する前記情報として、前記トランスミッタ（２）の、前記アンテナ装置（３）との相対的な方向のステートメントを構築するように構成される、請求項１または請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記アンテナ装置（３）は、前記指向特性（７）がそれぞれ、前記アンテナ装置（３）に関連する照射領域内の、方位角および仰角（余角）のペアによって決定される特定のセクター内に、それぞれ位置する最大値を含むように構成される、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記アンテナ装置（３）は、前記指向特性（７）がそれぞれ、前記最大値が位置するセクターとは異なるセクターにそれぞれ位置し、かつ、前記最大値のレベルまでの予め決定可能なレベル距離を含むように構成される副最大値を含むように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記アンテナ装置（３）は、前記指向特性（７）がそれぞれ、前記最大値と同じセクターに、それぞれ位置し、かつ、前記最大値のレベルまでの予め決定可能なレベル距離を含むように構成される副最大値を含むように構成される、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記信号処理装置（５）は、前記受信した信号の場の強さの振幅値として、「受信信号強度表示（ＲＳＳＩ）」を生成するＲＦＩＤリーダーである、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記信号処理装置（５）は、前記トランスミッタ（２）を識別するように構成される、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記装置は、信号源（１１）を含み、
前記信号源（１１）は、励起信号を生成するように構成され、そして、
前記制御装置（４）は、前記励起信号を放射するために、それぞれの指向特性（７）を切り替えるように構成される、請求項２ないし請求項８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記制御装置（４）は、前記励起信号を放射するために切り替えられた前記指向特性を、前記トランスミッタ（２）から発せられる前記信号を受信するための指向特性として切り替えるように構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記アンテナ装置（３）は、複数のアンテナ素子（８）を含む、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記アンテナ装置（３）は、給電ネットワーク（９）を含み、
前記給電ネットワーク（９）は、前記アンテナ装置（３）の異なる指向特性（７）を生じさせる、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記給電ネットワーク（９）は、前記指向特性（７）に対応して分割される形で、前記アンテナ装置（３）から受信した信号を出力するように構成される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記アンテナ装置（３）は、マルチビームアンテナとして実装される、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
少なくとも１つのトランスミッタ（２）の位置に関する少なくとも１つの情報を決定するための方法であって、
前記トランスミッタ（２）から発せられる信号が、空間的に異なる受信感度にそれぞれ関連する異なる指向特性（７）によって受信され、
受信した前記信号の場の強さのそれぞれの振幅値が構築され、そして、
前記トランスミッタ（２）の前記位置に関する前記情報は、前記指向特性（７）および前記受信したそれぞれの関連する信号から構築された前記振幅値から、構築される、方法。
【請求項１６】
少なくとも１つのトランスミッタ（２）の位置に関する少なくとも１つの情報を決定するための装置（１）であって、
アンテナ装置（３）、制御装置（４）、信号処理装置（５）およびデータ処理装置（６）を備え、
前記アンテナ装置（３）は、複数の異なる指向特性（７）を含み、
前記指向特性（７）はそれぞれ、前記アンテナ装置（３）の空間的に異なる受信感度の少なくとも１つのセットに関連し、
前記アンテナ装置（３）は、異なる指向特性を有する前記トランスミッタ（２）から少なくとも１つのそれぞれの信号を受信するように構成され、
前記アンテナ装置（３）は、給電ネットワークを含み、
前記給電ネットワーク（９）は、前記アンテナ装置（３）の異なる指向特性（７）を生じさせ、
前記給電ネットワーク（９）は、前記指向特性（７）に対応して分割される形で、前記アンテナ装置（３）から受信した信号を出力するように構成され、
前記アンテナ装置（３）は、前記指向特性（７）がそれぞれ、前記アンテナ装置（３）に関連する照射領域内の、方位角および仰角（余角）のペアによって決定される特定のセクター内に、それぞれ位置する最大値を含むように構成され、
前記アンテナ装置（３）は、前記指向特性（７）がそれぞれ、前記最大値が位置するセクターとは異なるセクターにそれぞれ位置し、前記最大値のレベルまでの予め決定可能なレベル距離を含む、副最大値を含むように構成され、
前記制御装置（４）は、前記トランスミッタ（２）から発せられる前記信号を受信するために前記給電ネットワーク（９）によって生じる前記異なる指向特性を切り替えるように構成され、
前記信号処理装置（５）は、前記アンテナ装置（３）から受信した前記信号を処理して、前記受信した信号の場の強さの各振幅値を構築するために構成され、
前記データ処理装置（６）は、前記切り替えられた指向特性（７）および前記それぞれ関連する信号から構築された振幅値に基づいて、前記トランスミッタ（２）の前記位置に関する前記情報を構築するために構成され、そして
前記データ処理装置（６）は、ベクトル形式で構築された前記振幅値および前記指向特性（７）から、前記トランスミッタ（２）の前記位置に関する情報として、前記トランスミッタ（２）の、前記アンテナ装置（３）との相対的な方向のステートメントを構築するように構成される、装置。
【国際調査報告】
2019509480.tif 000037
2019509480.tif 000038
2019509480.tif 000039
2019509480.tif 000040
2019509480.tif 000041
2019509480.tif 000042